Füllstand-/Drucksensoren sorgen für die richtige Dosierung

Läuft wie geschmiert

Bei mehreren hundert Tanks den Überblick zu bewahren, ist nicht einfach. Die Inhalte müssen genauestens gemessen und dokumentiert werden, damit die Dosierung der einzelnen Inhaltsstoffe stimmt. Gleichzeitig ist dies die wichtigste Informationsquelle für Einkauf und Vertrieb. Sensoren messen daher bei Zeller+Gmelin nicht nur Druck und Füllstand, auch die Messwerte werden im Vega Inventory System erfasst.


Bei der Herstellung von Schmierstoffen, Druckfarben und Industriechemikalien ist Fingerspitzengefühl gefragt. Jedes Produkt, dass den Eislinger Produktionsstandort von Zeller+Gmelin in der Nähe von Göppingen verlässt, ist individuell auf den Kunden zugeschnitten. Die Ursprünge des Unternehmens reichen bereits mehr als 150 Jahre zurück - heute nehmen die Bereiche Industrieschmierstoffe, Divinol-Schmierstoffe und Trennmittel, Druckfarben und Chemie am Markt international eine Spitzenstellung ein. Seit 15 Jahren ist Vega Begleiter bei Fragen rund um die Druck- und Füllstandmesstechnik. "Damals wurde ein Vega-Sensor probehalber eingebaut - kurz danach wurde Vega als Standard definiert", erinnert sich Jochen Geiger, Leiter Elektro- und Automatisierungstechnik bei Zeller+Gmelin. Heute kommen die Sensoren in fast jedem Prozess bei Zeller+Gmelin zum Einsatz. Auf fast 1.000 Stück schätzt Geiger die Zahl der messenden Sensoren am Standort. Fast jeder Sensor ist über das Vega Inventory System sichtbar, auch für diejenigen, die keinen Zugriff auf das Leitsystem haben, sprich den Vertrieb oder den Einkauf. Das Vega Inventory System ist eine webbasierte Software zur Datenerfassung und Visualisierung von Füllstanddaten, z.B. in Lagertanks und Silos. Dabei ist nicht nur ein Bestandsmanagement möglich, sondern die Daten lassen sich auch weiterverarbeiten und in ERP-Systemen nutzen. Auch bei Zeller+Gmelin werden die Daten direkt ins SAP-System importiert. Von der VMI (Vendor Managed Inventory)-Lösung von Vega, sprich die Bestandssteuerung durch die Lieferanten, profitieren immer mehr Anwender. Dabei werden die Daten direkt aus dem Sensor in die Cloud transportiert und dort vom Lieferanten bearbeitet, der beispielsweise die Belieferung mit einem Produkt anstößt.

Hitze und hoher Druck

Auf die Frage, welche Anforderungen ein Sensor in seinem Betrieb erfüllen muss, hat Jochen Geiger eine schnelle Antwort: "Einfache Inbetriebnahme mit hoher Funktionssicherheit und lange Lebensdauer." Ganz so einfach ist es allerdings nicht immer, die genannten Aspekte zu erfüllen. Aktuelles Beispiel ist der Einsatzort in Autoklav 3; die Bedingungen dort sind schwierig. Hohe Temperaturen bis zu 270°C, ein erhöhter Druck bis zu 5,2bar und der Einsatz von Säuren bzw. Laugen bringen fast jedes Messgerät an seine Grenzen. In diesem Prozessabschnitt wird Öl mit organischer Säure und Lauge in den Autoklaven gegeben. Dort wird es verrührt und unter Druck erhitzt, so dass es zu einer Verseifung kommt. Dieses Produkt dient anschließend als Verdicker für Fette. Ein Füllstandsensor muss aber nicht nur den harten Prozessbedingungen gewachsen sein, sondern auch eine WHG-Zulassung besitzen. Zudem ist die Messung auch aus anderen Gesichtspunkten alles andere als einfach. Beim Kochen entstehen turbulente Oberflächen, das Rührwerk verursacht ebenfalls Störsignale und Ablagerungen bzw. Verschmutzungen sind ständiger Begleiter. Quasi das i-Tüpfelchen in der Liste der schwierigen Randbedingungen ist die Tatsache, dass sich ein Autoklav prozessbedingt während des Verfahrens nicht öffnen lässt. Doch auch hierfür hatte Vega einen Vorschlag: Alle Füllstandmessungen in dem Behälter finden durch ein Schauglas statt. In der übrigen Produktion kamen bisher vor allem Radarsensoren mit einer Messfrequenz von 26GHz zum Einsatz. Aufgrund der schwierigen Randbedingungen im Autoklav entschied sich das Team, den Vegapuls 64 auszuprobieren, der mit einer Frequenz von 80GHz misst. Vor allem seine um den Faktor drei bessere Fokussierung und die größere Dynamik versprachen einiges. Hintergrund ist, dass ein Radarsensor nur den korrekten Füllstand ermitteln kann, wenn auch ein richtiges Füllstandecho vorhanden ist. Weisen die Störsignale (also in diesem Fall Verschmutzungen, das Rührwerk und das Schauglas) die gleiche Größe wie das Füllstandecho auf, ist eine zuverlässige Messung nicht möglich. Bisher galt: Bei einem Radarsensor mit 26GHz Sendefrequenz betrug der Öffnungswinkel bei einer Antennengröße von DN 80 etwa 10°. Beim Vegapuls 64 liegt der Abstrahlwinkel bei nur noch 3°. Dadurch kann der Sensor selbst in Behältern mit Einbauten oder bei Anhaftungen an der Behälterwand sicher eingesetzt werden, weil der Strahl einfach daran vorbei geht. Der Sensor verfügt über einen großen Dynamikbereich. Dies macht sich besonders bemerkbar bei Schaum, extrem turbulenten Füllgutoberflächen, Kondensat oder Anhaftungen, wie sie in diesem Fall am Schauglas vorkommen. Auch lässt sich der Füllstand ganz nah am Behälterboden ermitteln. Die Genauigkeit liegt bei +/-1mm.

Einheitliches Bedienkonzept

"Wir haben uns dabei auf die Erfahrungen von Vega verlassen und den Vegapuls 64 vom Start weg verwendet", so Jochen Geiger. Zusätzlichen Komfort bringt nach Aussage von Zeller+Gmelin das Plics-Konzept mit sich, mit dem auch der neue Sensor optional ausgestattet ist. "Die einheitliche Bedienoberfläche bei den Vega-Geräten erleichtert die tägliche Arbeit enorm", so Geiger. Bei Zeller+Gmelin plant man sowohl die Anlagen als auch die Automatisierung im Haus. Gleichzeitig überwachen Sensoren des Typs Vegabar 81 noch den Druck im Autoklav. Ein Vegaswing 66 wurde als Überfüllsicherung mit WHG-Zulassung eingesetzt und stellt somit den Betrieb nach AwSV-Richtlinien (Anlagen zum Umgang mit wassergefährdenden Stoffen) sicher. Dieser Vibrationsgrenzschalter ist ideal für die hohen Temperaturen im Autoklav. Im Gegensatz zu herkömmlichen Vibrationsgrenzschaltern verfügt er über einen patentierten induktiven Antrieb, der die Schwinggabel selbst unter extremen Temperaturbedingungen anregen kann. Für den Anwender bedeutet dies, dass er weiter die Vorteile der einfachen Handhabung des Vibrationsgrenzschalters nutzen kann, aber trotzdem ein erweiterter Anwendungsbereich von -196 bis +450°C sowie ein Druckbereich von -1 bis +160bar zur Verfügung steht.

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Fazit

Mit der Kombination aus Vegapuls 64, Vegaswing 66 und den Druckmessumformern Vegabar 81 verlaufen die Messungen im Autoklav 3 vollkommen zuverlässig und sicher. "Seit vielen Jahren schätzen wir die partnerschaftliche Zusammenarbeit mit Vega, insbesondere wenn eine Messstelle nicht ganz so einfach ist. Hier wird auch einfach mal etwas ausprobiert, wie es bei der Messstelle am Autoklav der Fall war", zieht Geiger sein persönliches Fazit. "Die unkomplizierte Einrichtung der Messstelle trotz der widrigen Bedingungen war typisch für Vega und bestätigt unsere jahrelange Erfahrung und den guten Service."

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